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慢性细菌感染难题待解,其中约 80% 与生物膜相关,铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)常共同感染却难以治疗。研究人员探究 DJK-5 肽与抗生素联用效果,发现其能增强细菌对抗生素敏感性,为治疗共生物膜感染提供新思路。
在医疗领域,慢性细菌感染一直是个让人头疼的大问题。想象一下,细菌就像一群狡猾的 “侵略者”,它们抱团形成生物膜(一种由细菌群体包裹在细胞外多糖基质中的结构),这个 “堡垒” 让它们对抗菌治疗产生了超强的抵抗力,约 80% 的慢性感染都和它们脱不了干系。铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌这两种 “顽固分子”,常常在囊性纤维化患者的痰液、慢性伤口感染处共同出现,给治疗带来了极大的困难。目前的治疗方法往往顾此失彼,针对革兰氏阴性菌的药物对革兰氏阳性菌无效,反之亦然。为了打破这一困境,来自新西兰奥塔哥大学(University of Otago)等研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在一种名为 DJK-5 的抗生物膜肽上,探究它与抗生素联合使用对由多重耐药的铜绿假单胞菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)组成的共生物膜的作用。研究结果令人振奋,相关成果发表在《npj Biofilms and Microbiomes》上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:首先是肉汤微量稀释法,用于测定抗生素和 DJK-5 的最小抑菌浓度(MIC);接着构建静态生物膜模型,在体外模拟共生物膜感染环境;扫描电子显微镜(SEM)技术则用于观察细菌细胞表面形态变化;体内实验采用小鼠皮肤脓肿模型,进一步验证联合治疗在实际感染中的效果。
研究结果如下:
- 联合用药的体外活性:在模拟宿主环境的条件下,研究发现多粘菌素 E(colistin)与 DJK-5 联合使用对铜绿假单胞菌 PAO1 和金黄色葡萄球菌 USA300 LAC 具有相加作用。在共生物膜模型中,这种联合治疗展现出协同活性,能显著降低铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌的存活数量。
- 影响联合治疗效果的因素:诱导严格应激反应(SSR)会削弱 colistin 和 DJK-5 联合治疗对共生物膜中金黄色葡萄球菌的效果,而铜绿假单胞菌分泌的因子并未对联合治疗效果产生影响。
- 其他抗生素的联合效果:针对革兰氏阳性菌的抗生素达托霉素(daptomycin)与 DJK-5 联合使用时,对共生物膜中的铜绿假单胞菌展现出活性,且二者联合对共生物膜中的金黄色葡萄球菌也有协同作用。
- 细胞形态变化:colistin 与 DJK-5 联合治疗使共生物膜中的铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌细胞发生变形,通过扫描电子显微镜观察到细胞表面出现褶皱、破损等现象,这表明细胞膜受到了损伤。
- 体内治疗效果:在小鼠皮肤脓肿模型中,colistin 与 DJK-5 联合治疗显著减少了脓肿的大小,降低了铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌的存活数量,有效抑制了感染。
研究结论和讨论部分指出,铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌在生物膜中的相互作用十分复杂,会引发对抗菌药物的耐受性和耐药性,给治疗带来巨大挑战。而本研究中 colistin 或 daptomycin 与 DJK-5 的联合治疗,为解决共生物膜感染问题提供了新的方向。这种联合治疗不仅在体外实验中展现出强大的抗菌活性,在体内模型中也取得了良好的治疗效果。它能够破坏细菌的细胞膜,导致细胞死亡,还能降低脓肿感染的大小。此外,联合治疗还有望减少 colistin 的使用剂量,降低其肾毒性。这一研究成果为开发治疗复杂慢性感染的新方法提供了重要依据,让人们在对抗细菌感染的道路上看到了新的希望,为未来的临床治疗带来了新的可能,对解决全球范围内的慢性感染问题具有重要的意义 。